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變頻調(diào)速器范文第1篇

關(guān)鍵詞：變頻調(diào)速器；磷復(fù)肥生產(chǎn)；調(diào)節(jié)閥；變頻調(diào)速技術(shù)；節(jié)能原理 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TQ126 文章編號：1009-2374（2015）09-0067-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2015.0789

在磷復(fù)肥的生產(chǎn)過程中，為了保證產(chǎn)品的品質(zhì)和產(chǎn)量，減輕操作人員的勞動強(qiáng)度，需要對溫度、壓力、流量、物位等參數(shù)進(jìn)行自動控制。傳統(tǒng)的自動控制通過調(diào)節(jié)閥門的開度進(jìn)行控制。這類控制使得風(fēng)機(jī)、泵類等設(shè)備大部分時間處于非滿負(fù)荷運(yùn)行，造成大量能量的浪費(fèi)。同時在磷復(fù)肥的生產(chǎn)過程中介質(zhì)的強(qiáng)腐蝕、易結(jié)垢、易結(jié)晶等特性，導(dǎo)致調(diào)節(jié)閥的投用和維護(hù)很困難，由此造成磷復(fù)肥生產(chǎn)的自動化水平很難提高。采用變頻調(diào)速器對風(fēng)機(jī)、泵類進(jìn)行控制，不僅節(jié)約了能量，而且提高了控制系統(tǒng)的控制精度和可調(diào)比，提高了磷復(fù)肥生產(chǎn)的自動化水平。

1 變頻調(diào)速技術(shù)

在交流異步電動機(jī)的各種調(diào)速方法中，變頻調(diào)速性能優(yōu)良，效率高。通過對電動機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速改造，可以降低系統(tǒng)能耗、優(yōu)化系統(tǒng)的整體性能，同時節(jié)約資源，減少環(huán)境污染、優(yōu)化工作環(huán)境等，具有良好的社會經(jīng)濟(jì)效益。變頻調(diào)速技術(shù)以其顯著的節(jié)電效果、優(yōu)良的調(diào)速性能以及廣泛的適用性、系統(tǒng)的安全可靠性和延長設(shè)備使用壽命等優(yōu)點(diǎn)而成為現(xiàn)代電力傳動技術(shù)的一個主要發(fā)展方向。

變頻調(diào)速技術(shù)的基本原理是通過改變輸入到交流電機(jī)的電源頻率調(diào)節(jié)交流電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速。異步交流電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速與輸入頻率的關(guān)系如下：

式中：

n――電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速

f――輸入電動機(jī)的電源頻率

s――電動機(jī)的轉(zhuǎn)差率

p――電動機(jī)的極對數(shù)

電動機(jī)一旦購買，轉(zhuǎn)差率s、極對數(shù)p均不可變，只有改變輸入電動機(jī)的電源頻率f，才可改變電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速n。

2 變頻調(diào)速器的節(jié)能原理

在磷復(fù)肥的生產(chǎn)過程中多使用離心泵輸送液體。當(dāng)采用調(diào)節(jié)閥進(jìn)行調(diào)節(jié)泵流量時，電機(jī)的輸出功率會被大量消耗在調(diào)節(jié)閥的截留過程中。當(dāng)采用變頻調(diào)速器調(diào)節(jié)流量時，根據(jù)流體力學(xué)理論可知：

即泵的流量Q與轉(zhuǎn)速n成正比，揚(yáng)程H與轉(zhuǎn)速n的平方成正比，功率P與轉(zhuǎn)速n的三次方成正比。因此可得出各項(xiàng)數(shù)據(jù)如表1所示：

表1 流量、轉(zhuǎn)速、揚(yáng)程、功率的相對關(guān)系

流量（Q） 轉(zhuǎn)速（n） 揚(yáng)程（H） 功率（P）

100 100 100 100

90 90 81 72.9

80 80 64 51.2

70 70 49 34.3

60 60 36 21.6

50 50 25 12.5

由表1可知：當(dāng)流量減少到80%時，轉(zhuǎn)速下降到80%，揚(yáng)程下降到64%，功率下降到51.2%；當(dāng)流量減少到50%時，轉(zhuǎn)速下降到50%，揚(yáng)程下降到25%，功率下降到12.5%，可節(jié)約87.5%的能量。

從離心泵的特性曲線和管路特性曲線可知，兩條曲線的交點(diǎn)，即為離心泵的工作點(diǎn)。在該點(diǎn)，泵的效率最高。當(dāng)工藝要求流量、壓力發(fā)生變化時，就需要改變工作點(diǎn)。改變工作點(diǎn)的方法有兩種：一是改變管路特性曲線；二是改變泵的特性曲線。通過改變管路特性來改變工作點(diǎn)，是通過調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)閥的開度來實(shí)現(xiàn)流量的控制，從而改變工作點(diǎn)。該方法人為增大管路阻力，使相當(dāng)一部分電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能消耗在調(diào)節(jié)閥閥芯的阻力上，浪費(fèi)大量電能。通過改變泵的特性曲線，是通過變頻器來改變泵的轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)流量的控制，從而改變工作點(diǎn)。該方法節(jié)省了能量。具體分析如下。

離心泵的流量（Q）與揚(yáng)程（H）的特性方程如圖1所示：

圖1 離心泵特性曲線

圖中n1表示離心泵在額定轉(zhuǎn)速為n1時的特性曲線，n2表示離心泵降速運(yùn)行在n2時的特性曲線，S1表示未采用調(diào)節(jié)閥的管路特性曲線，S2表示采用調(diào)節(jié)閥管路特性曲線。Q1、Q2、H1、H2分別表示在兩種工況下的流量、壓力。由圖1可知，在額定轉(zhuǎn)速n1和未采用調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)流量時，離心泵的功率正比于AH1OQ1所圍面積。當(dāng)工況發(fā)生變化時，通過調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)流量時，離心泵功率正比于BH3OQ2所圍面積，而采用變頻調(diào)速器調(diào)節(jié)流量時，離心泵功率正比于CH2OQ2所圍面積。由此可知，采用變頻調(diào)速器調(diào)節(jié)，可以節(jié)約能量。變頻調(diào)速器節(jié)能主要由兩部分組成：一部分是節(jié)約用來克服調(diào)節(jié)裝置阻力而損失的能耗；另一部分是克服因阻力調(diào)節(jié)而引起的風(fēng)機(jī)或泵的效率減小而造成的能耗損失。

3 變頻調(diào)速器在磷復(fù)肥生產(chǎn)中的實(shí)際應(yīng)用

磷復(fù)肥的生產(chǎn)過程的介質(zhì)具有強(qiáng)腐蝕性、易結(jié)垢、易結(jié)晶等特性，采用調(diào)節(jié)閥或閥門，會使閥前管道結(jié)垢堵塞更嚴(yán)重。若采用變頻調(diào)速器取代調(diào)節(jié)閥，避免與工藝介質(zhì)直接接觸，具有無腐蝕、無沖蝕等優(yōu)點(diǎn)，同時簡化了控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高了控制系統(tǒng)的控制精度和可調(diào)比。

3.1 6×104t/a半水-二水濕法磷酸流量、流位等14個調(diào)節(jié)回路改用變頻調(diào)速器

該公司引進(jìn)挪威羅什海角公司的生產(chǎn)工藝，原設(shè)計全部采用費(fèi)希爾公司生產(chǎn)的氣動調(diào)節(jié)閥進(jìn)行參數(shù)控制。因介質(zhì)腐蝕性大，易結(jié)垢、堵塞、摩擦大，造成調(diào)節(jié)閥維護(hù)工作量大，管道堵塞嚴(yán)重，造成調(diào)節(jié)閥維護(hù)工作量大、管道堵塞嚴(yán)重。用變頻調(diào)速器替代調(diào)節(jié)閥后，生產(chǎn)控制良好，維護(hù)管理費(fèi)用大幅度降低。PID參數(shù)的整定采用智能調(diào)節(jié)器的專家自整定功能或人工湊試法整定。改用變頻調(diào)速器后，該裝置的清管周期由原來的3天延長為7天，產(chǎn)量由1×104t/a提高到7.5×104t/a，每噸磷酸消耗磷礦由4.2t降為3.7t，硫酸消耗由3.2t降為2.6t，儀表的備件消耗由37萬元/年降為13萬元/年。

圖2 磷酸裝置調(diào)節(jié)回路的改造

3.2 2.4×105t/a DAP裝置、1×105t/a NPK裝置的流量控制回路

該公司引進(jìn)西班牙英殼兒公司管式反應(yīng)器，并在后期修改了英殼兒公司的初始設(shè)計，將進(jìn)管式反應(yīng)器的磷酸和預(yù)中和槽進(jìn)造粒機(jī)的DAP料漿流量調(diào)節(jié)閥改為變頻調(diào)速器控制，生產(chǎn)的產(chǎn)品成分穩(wěn)定，粒度均勻，色澤較好。PID參數(shù)整定為比例放大倍數(shù)Kc=0.5，積分時間I=10s，微分時間D=3s。

圖3 DAP、NPK裝置的流量控制回路

4 結(jié)語

在磷復(fù)肥的生產(chǎn)過程中，采用變頻調(diào)速器替代調(diào)節(jié)閥，可以節(jié)省能源，簡化控制操作系統(tǒng)，減少儀表的使用量，提高磷復(fù)肥生產(chǎn)的自動化水平。直接和間接的經(jīng)濟(jì)效益非常顯著，有必要在磷復(fù)肥生產(chǎn)裝置中大力

推廣。

參考文獻(xiàn)

[1] 張錦榮.變頻調(diào)速技術(shù)與節(jié)能應(yīng)用[J].自動化與儀器儀表，2012，（6）.

[2] 陳國呈.PWM變頻調(diào)速及軟開關(guān)電力變換技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.

[3] 楊育宏，王紅艷.變頻調(diào)速節(jié)能控制分析[J].電力學(xué)報，2006，21（3）.

變頻調(diào)速器范文第2篇

[摘要]本文介紹了一種PLC與變頻調(diào)速器構(gòu)成的多分支通訊網(wǎng)絡(luò)，闡明了該網(wǎng)絡(luò)控制調(diào)速系統(tǒng)與一般模擬量控制調(diào)速系統(tǒng)相比的優(yōu)越性，給出了系統(tǒng)框圖及PLC程序。

[關(guān)鍵詞]PLC變頻調(diào)速器多電機(jī)控制網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議

一、引言

以變頻調(diào)速器為調(diào)速控制器的同步控制系統(tǒng)、比例控制系統(tǒng)和同速系統(tǒng)等已廣泛應(yīng)用于冶金、機(jī)械、紡織、化工等行業(yè)。以比例控制系統(tǒng)為例，一般的系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示。

工作時操作人員通過控制機(jī)（可為PLC或工業(yè)PC）設(shè)定比例運(yùn)行參數(shù)，然后控制機(jī)通過D/A轉(zhuǎn)換模件發(fā)出控制變頻調(diào)速器的速度指令使各個變頻調(diào)速器帶動電機(jī)按一定的速度比例運(yùn)轉(zhuǎn)。此方案對電機(jī)數(shù)目不多，電機(jī)分布比較集中的應(yīng)用系統(tǒng)較合適。但對于大規(guī)模生產(chǎn)自動線，一方面電機(jī)數(shù)目較多，另一方面電機(jī)分布距離較遠(yuǎn)。采用此控制方案時由于速度指令信號在長距離傳輸中的衰減和外界的干擾，使整個系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性和可靠性降低；同時大量D/A轉(zhuǎn)換模件使系統(tǒng)成本增加。為此我們提出了PLC與變頻調(diào)速器構(gòu)成多分支通訊控制網(wǎng)絡(luò)。該系統(tǒng)成本較低、信號傳輸距離遠(yuǎn)、抗干擾能力強(qiáng)，尤其適合遠(yuǎn)距離，多電機(jī)控制。字串9

二、系統(tǒng)硬件構(gòu)成

系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示，主要由下列組件構(gòu)成；

1、FX0N—24MR為PLC基本單元，執(zhí)行系統(tǒng)及用戶軟件，是系統(tǒng)的核心。

2、FX0N—485ADP為FX0N系統(tǒng)PLC的通訊適配器，該模塊的主要作用是在計算機(jī)—PLC通訊系統(tǒng)中作為子站接受計算機(jī)發(fā)給PLC的信息或在多PLC構(gòu)成n:n網(wǎng)絡(luò)時作為網(wǎng)絡(luò)適配器，一般只作為規(guī)定協(xié)議的收信單元使用。本文作者在分析其結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，將其作為通訊主站使用，完成變頻調(diào)速器控制信號的發(fā)送。

3、FR—CU03為FR—A044系列比例調(diào)速器的計算機(jī)連接單元，符合RS—422/RS—485通訊規(guī)范，用于實(shí)現(xiàn)計算機(jī)與多臺變頻調(diào)速器的連網(wǎng)。通過該單元能夠在網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速器的運(yùn)行控制（如啟動、停止、運(yùn)行頻率設(shè)定）、參數(shù)設(shè)定和狀態(tài)監(jiān)控等功能，是變頻器的網(wǎng)絡(luò)接口。

4、FR—A044變頻調(diào)查器，實(shí)現(xiàn)電機(jī)調(diào)速。

在1:n（本文中為1:3）多分支通訊網(wǎng)絡(luò)中，每個變頻器為一個子站，每個子站均有一個站號，事先由參數(shù)設(shè)定單元設(shè)定。工作過程中，PLC通過FX0N—485ADP發(fā)有關(guān)命令信息后，各個子站均收到該信息，然后每個子站判斷該信息的站號地址是否與本站站號一致。若一致則處理該信息并返回應(yīng)答信息；若不一致則放棄該信息的處理，這樣就保證了在網(wǎng)絡(luò)上同時只有一個子站與主站交換信息。

字串4

三、軟件設(shè)計

1、通訊協(xié)議

FR—CU03規(guī)定計算機(jī)與變頻器的通訊過程如圖3所示，

該過程最多分5個階段。?、計算機(jī)發(fā)出通訊請求；?、變頻器處理等待；?、變頻器作出應(yīng)答；?、計算機(jī)處理等待；?、計算機(jī)作出應(yīng)答。根據(jù)不同的通訊要求完成相應(yīng)的過程，如寫變頻器啟?？刂泼顣r完成?~?三個過程；監(jiān)視變頻器運(yùn)行頻率時完成?~?五個過程。不論是寫數(shù)據(jù)還是讀數(shù)據(jù)，均有計算機(jī)發(fā)出請求，變頻器只是被動接受請求并作出應(yīng)答。每個階段的數(shù)據(jù)格式均有差別。圖4分別為寫變頻器控制命令和變頻器運(yùn)行頻率的數(shù)據(jù)格式。

2、PLC編程

要實(shí)現(xiàn)對變頻器的控制，必須對PLC進(jìn)行編程，通過程序?qū)崿F(xiàn)PLC與變頻器信息交換的控制。PLC程序應(yīng)完成FX0N—485ADP通訊適配器的初始化、控制命令字的組合、代碼轉(zhuǎn)換及變頻器應(yīng)答信息的處理等工作。PLC梯形圖程序（部分程序）如圖5所示。字串2

程序中通訊發(fā)送緩沖區(qū)為D127~D149；接受緩沖區(qū)為D150~D160。電機(jī)1啟動、停止分別由X0的上升、下降沿控制；電機(jī)2啟動、停止分別由X1的上升、下降沿控制；電機(jī)3啟動、停止分別由X2的上升、下降沿控制。程序由系統(tǒng)起始脈沖M8002初始化FX0N—485ADP的通訊協(xié)議；然后進(jìn)行啟動、停止信號的處理。以電機(jī)1啟動為例，X0的上升沿M50吸合，變頻器1的站號送入D130，運(yùn)行命令字送入D135，ENQ、寫運(yùn)行命令的控制字和等待時間等由編程器事先寫入D131、D132、D133；接著求校驗(yàn)和并送入D136、D137；最后置M8122允許RS指令發(fā)送控制信息到。變頻器受到信號后立刻返回應(yīng)答信息，此信息FX0N—485ADP收到后置M8132，PLC根據(jù)情況作出相應(yīng)處理后結(jié)束程序。

四、結(jié)語

1、實(shí)際使用表明，該方案能夠?qū)崿F(xiàn)PLC通過網(wǎng)絡(luò)對變頻調(diào)速器的運(yùn)行控制、參數(shù)設(shè)定和運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控。

2、該系統(tǒng)最多可控制變頻調(diào)速器32臺，最大距離500m。

3、控制多臺變頻器，成本明

變頻調(diào)速器范文第3篇

一、問題的提出

經(jīng)現(xiàn)場實(shí)地查看，發(fā)現(xiàn)，該5T龍門式裝卸橋的抓斗的提升、開閉以及小車的前進(jìn)后退的調(diào)速性能均較差，而且使用按扭控制起停、主令開關(guān)設(shè)定速度段，這樣就會有兩種情況：1.繞線式異步電動機(jī)一起動很快達(dá)到設(shè)定的電機(jī)最大轉(zhuǎn)速，速度太高以及變化太快容易造成電器、機(jī)械部件的損壞；2.如設(shè)定速度低則會延長等待時間，使生產(chǎn)效率降低。另外，針對抓斗的提升及下放也存在一些潛在的問題，即：當(dāng)抓斗提升，但在空中停車再起動時，有可能致使抓斗出現(xiàn)“溜車”現(xiàn)象（輕微下滑），這時電機(jī)工作在反接制動狀態(tài)，但是制動轉(zhuǎn)矩小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，電機(jī)電流非常大。當(dāng)下放抓斗時，電機(jī)在重力與電動轉(zhuǎn)矩的作用下以極快的速度運(yùn)行在第四象限，電機(jī)工作在回饋制動狀態(tài)，轉(zhuǎn)速大于同步轉(zhuǎn)速，停車時（抱閘），由于抓斗的慣性及下降速度太快停車效果差，非常危險。針對上述問題，現(xiàn)要采用變頻調(diào)速技術(shù)予以解決。

二、抓斗的提升、開閉變頻控制

     抓斗有兩臺電機(jī)控制即抓斗開合電機(jī)、抓斗提升電機(jī)。抓斗抓煤時，僅有開合電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，抓滿煤開始提升時，提升和開合兩臺電機(jī)均要工作，相互間需要有速度配合才可使系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運(yùn)行。根據(jù)以往制作類似提升、下放重物變頻控制裝置的經(jīng)驗(yàn)及查閱ABB公司起重專用變頻器的相關(guān)技術(shù)資料，變頻器采用制動單元和制動電阻后能夠提供100%的制動轉(zhuǎn)矩，使抓斗下放時，電機(jī)工作在制動狀態(tài)，變頻器的制動單元能夠完全吸收掉這部分能量使電機(jī)穩(wěn)定工作在第四象限，且轉(zhuǎn)速連續(xù)可調(diào)。這些通過調(diào)整開合電機(jī)變頻器及提升電機(jī)變頻器的頻率、

加速時間，使之相互配合，調(diào)整方便。

抓斗的提升、開閉機(jī)構(gòu)采用SIEMENS S7-200系列PLC控制，其輸入、輸出均由繼電器進(jìn)行隔離。采用PLC控制后使系統(tǒng)的維護(hù)量大大減少，修改或調(diào)整控制關(guān)系靈活、方便。

三、大車、小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)變頻控制

    該系統(tǒng)的大車、小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)基本象似，都是由兩臺電機(jī)控制，只是電機(jī)的功率不一樣，對兩臺電機(jī)分別采用兩臺相同的西門子MASTER DRIVES系列矢量控制型變頻器進(jìn)行起動及速度控制。由于兩臺電機(jī)是驅(qū)動的同一負(fù)載，為保證兩臺電機(jī)的同步運(yùn)行，每臺變頻器均配置一塊TSY型同步板來實(shí)現(xiàn)同步控制。每臺變頻器還需要加裝直流母線上的制動單元實(shí)現(xiàn)四象限運(yùn)行。

采用變頻器調(diào)速時，每臺變頻器分別單獨(dú)供電。設(shè)定一臺變頻器為啟動變頻器，另一臺為工作變頻器，兩臺變頻器設(shè)置參數(shù)完全一致，在SIEMENS PLC （S7-200系列）的控制下，繞線電機(jī)的轉(zhuǎn)子短接接觸器吸合。在接受到起動按扭發(fā)出的起動命令及速度信號后，兩臺變頻器同步工作，當(dāng)需要快速停車或反向運(yùn)轉(zhuǎn)時，兩臺電機(jī)的能量回饋通過制動單元釋放，達(dá)到快速起停的目的。

四、其 它

   原轉(zhuǎn)子串接電阻調(diào)速方式的控制裝置的電源和控制部分回路保持不變，變頻控制與原控制系統(tǒng)可通過轉(zhuǎn)換開關(guān)相互切換。四臺變頻器均采用矢量型變頻器并配以制動單元、制動電阻以確保在機(jī)械失靈的情況下人身及設(shè)備的安全。由于變頻器調(diào)速屬高效調(diào)速系統(tǒng)，運(yùn)行效率高，調(diào)速靈活、方便，系統(tǒng)反應(yīng)速度快，所以采用變頻器控制并沒有影響龍門抓的抓煤量。

五、小 結(jié)

該系統(tǒng)經(jīng)改造后運(yùn)行近一年來，未出現(xiàn)電器或機(jī)械部件損壞，操作簡便，減少了操作人員操作強(qiáng)度，為我公司帶來了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。需要補(bǔ)充的是如果有條件的話可在抓斗控制機(jī)械制動回路增加變頻器故障跳閘聯(lián)鎖，變頻器一旦故障機(jī)械制動立即動作，使之停車，這樣龍門抓的運(yùn)行可靠性將會得到大大提高。

參考文獻(xiàn)：

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變頻調(diào)速器范文第4篇

關(guān)鍵詞：變頻調(diào)速 空調(diào)系統(tǒng) 節(jié)能

參考文獻(xiàn)

1　葉森林.變頻變壓技術(shù)在日本高層建筑動力節(jié)電中的應(yīng)用.暖通空調(diào)，1989，（3）：24

變頻調(diào)速器范文第5篇

與此同時能夠?qū)崿F(xiàn)將電動機(jī)的工作頻率在短時間內(nèi)增加至煤炭開采所需要的轉(zhuǎn)速。在此之后變頻調(diào)速器則進(jìn)入控制模式，可以根據(jù)電動機(jī)的負(fù)載變化值以及工作參數(shù)的變化適當(dāng)?shù)恼{(diào)整電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到機(jī)電設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行的效果。與軟啟動等設(shè)備相比不僅僅控制了節(jié)流以及回流所產(chǎn)生的消耗，并且可以實(shí)現(xiàn)機(jī)電設(shè)備的自動補(bǔ)償，減少了機(jī)電設(shè)備以及整個電力網(wǎng)絡(luò)的無功消耗，極大程度上提高了電能的利用效率；③測控相對便利，安全性較高。變頻調(diào)速器可以實(shí)現(xiàn)開環(huán)與閉環(huán)等自動控制，從而極大程度減少了人工操作以及測控的環(huán)節(jié)，為煤炭開采的智能化、自動化提供技術(shù)支持；④低耗節(jié)能。由于變頻調(diào)速器的調(diào)速性能較高，所以在向礦井中輸送物料或提升等機(jī)電設(shè)備的應(yīng)用中能夠達(dá)到最優(yōu)參數(shù)，避免電能的浪費(fèi)。與此同時，變頻調(diào)速的過程中能耗低、噪音小。

（1）風(fēng)機(jī)設(shè)備變頻調(diào)速技術(shù)改造研究。在風(fēng)機(jī)選型以及設(shè)計過程中是以最大用風(fēng)量為標(biāo)準(zhǔn)。通常情況下礦井的用風(fēng)量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于額定流量，多余的風(fēng)量只能夠采用自然防風(fēng)或者人工阻力等方式進(jìn)行限流措施，從而為礦井的生產(chǎn)提供更好的條件。但是這種方式會導(dǎo)致電能浪費(fèi)，調(diào)節(jié)控制的精度很難把握。所以需要變頻調(diào)節(jié)技術(shù)以高效合理的對風(fēng)量進(jìn)行控制。圖1是文中主要研究的礦用隔爆的變頻調(diào)速技術(shù)對旋式軸流局扇進(jìn)行改進(jìn)的主回路原理圖[2]。由圖可見，在虛框中的設(shè)備為礦用隔爆變頻調(diào)速裝置，K1，K2為QBZ-80礦用隔爆型真空電磁起動器，M1，M2為2BKJ-II2.2系列對旋隔爆型軸流式局部通風(fēng)機(jī)的Ⅰ，Ⅱ級電動機(jī)。對旋隔爆型軸流式局部通風(fēng)機(jī)的控制方式分為手動及自動兩種。在自動控制的情況下，Q1,Q2閉合，此時對旋隔爆型軸流式局部通風(fēng)機(jī)主要通過外部的控制信號完成對風(fēng)機(jī)參數(shù)的設(shè)定以及上位風(fēng)機(jī)的開關(guān)信號控制。然后控制K3閉合，使得變頻調(diào)速器F1輸出信號，電動機(jī)M1從已經(jīng)設(shè)定完成的最小轉(zhuǎn)速啟動，并且能夠根據(jù)煤礦作業(yè)面的瓦斯含量對電動機(jī)M1的轉(zhuǎn)速進(jìn)行閉環(huán)調(diào)節(jié)，從而使風(fēng)機(jī)的工作處于最佳的狀態(tài)。一旦電動機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)到工作頻率情況下，則由變頻調(diào)速器控制將K3斷開，使k1處于閉合狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)電動機(jī)M1在額定的轉(zhuǎn)速下工作。如果開采過程中需要增大風(fēng)量，可以根據(jù)作業(yè)面對風(fēng)量的需求利用變頻調(diào)速器控制K4閉合，則將Ⅱ級電動機(jī)M2啟動，M2轉(zhuǎn)向與M1相反，并且也是從最小的轉(zhuǎn)速下啟動，根據(jù)作業(yè)面的風(fēng)量需要對M2的轉(zhuǎn)速進(jìn)行閉環(huán)調(diào)節(jié)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)2BKJ-II2.2系列對旋隔爆型軸流式局部通風(fēng)機(jī)的供風(fēng)隨著作業(yè)面的瓦斯含量以及風(fēng)量需求的大小而變化，達(dá)到了安全生產(chǎn)的目的[3]。（2）煤礦礦井提升設(shè)備的變頻調(diào)速技術(shù)改造研究。由于礦井提升設(shè)備主要載荷對象是礦石、煤矸石、人員以及井下設(shè)備等，所以承載的重量相對較高。煤礦中的礦用提升裝置對電氣傳動的要求相對較高，電氣設(shè)備的傳動能力以及可靠性直接影響到煤礦生產(chǎn)的效率以及安全。對于煤礦礦井提升裝置的電氣系統(tǒng)的具體要求是：調(diào)速能力強(qiáng)，精度高并且能夠?qū)崿F(xiàn)快速的正反向運(yùn)轉(zhuǎn)，具有精確的制動以及啟動的能力。但現(xiàn)階段我國主要采用直流傳動裝置，基于ABBDCS400晶閘管變流器的直流傳動系統(tǒng)的改進(jìn)型都存在著直流電動機(jī)的固有缺陷，如不能夠?qū)崿F(xiàn)精確制動以及調(diào)速、維修量較大等。而中小型的煤礦又常常采用交流電氣傳動系統(tǒng)，基本原理是利用電動機(jī)的轉(zhuǎn)子對電阻進(jìn)行切換，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)速。但是這種調(diào)速的方式、調(diào)速的性能較差，電動機(jī)轉(zhuǎn)子的電阻消耗了許多電能，從而造成了不必要的浪費(fèi)。由此可見變頻調(diào)速技術(shù)對煤礦礦井提升設(shè)備的改造工作勢在必行。針對煤炭礦井的情況，通常通過以下2種方案進(jìn)行變頻調(diào)速的改造工作：①兩象限變頻器調(diào)速制動方案；②四象限能量回饋型高壓變頻器調(diào)速方案。雖然以上2種方案效果都明顯，但是其實(shí)用性有所圖2煤礦礦井提升設(shè)備主要配置圖區(qū)別。現(xiàn)階段主要根據(jù)礦用的提升裝置的不同進(jìn)行實(shí)用性的劃分。兩象限變頻器調(diào)速制動方案常用于市場的處于正力提升的平行軸雙絞筒提升機(jī)，而對于時常出現(xiàn)負(fù)力的單絞筒提升機(jī)則適用于四象限能量回饋型高壓變頻器調(diào)速方案。變頻調(diào)節(jié)優(yōu)化下的煤礦礦井提升設(shè)備的配制對于調(diào)速效果有很大的影響?，F(xiàn)階段煤礦礦井的提升系統(tǒng)中，大多數(shù)的斜井應(yīng)用單繩單鉤提升方式。所以在提升裝置下放罐籠減速的過程中，由于罐籠承受荷載的傾斜分力的作用，使得電動機(jī)處于發(fā)電的狀態(tài)，發(fā)電狀態(tài)下產(chǎn)生的交流電通過提升設(shè)備中的逆變裝置續(xù)流二極管整流，最終將交流電疊加到變頻調(diào)速器的直流母線上，提升設(shè)備從高速到低速（零速），這時提升設(shè)備的頻率變化很快，但電動機(jī)的轉(zhuǎn)子帶著負(fù)載有較大的機(jī)械慣性，不可能很快的停止，這樣就產(chǎn)生反電勢（端電壓），電動機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，其產(chǎn)生反向電壓轉(zhuǎn)矩與原電動狀態(tài)轉(zhuǎn)矩相反，而使電動機(jī)具有較強(qiáng)的制動力矩，迫使轉(zhuǎn)子較快停下來，但由于通常變頻器是交－直－交主電力AC/DC整流電路是不可逆的，因此無法回饋到電網(wǎng)上去，導(dǎo)致母線產(chǎn)生泵升電壓，最終可能對提升設(shè)備的其他電氣原件造成損壞。所以目前通常采用四象限能量回饋型高壓變頻器，直接對鼠籠電動機(jī)進(jìn)行驅(qū)動，形成完整的電控系統(tǒng)，鼠籠式電動機(jī)是由鋁條或銅條與短路環(huán)焊接而成或鑄造而成的三相異步電動機(jī)。這種電動機(jī)相比于其他的電動機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、維修期短、價格低廉等優(yōu)勢，所以提升設(shè)備的變頻調(diào)速裝置直接驅(qū)動鼠籠式電動機(jī)，能夠提升能量轉(zhuǎn)換效率，避免上述現(xiàn)象發(fā)生。圖2所示的是煤礦礦井提升設(shè)備的變頻調(diào)速技術(shù)改造后的主要配置圖[3]。

由以上研究可以看出，煤炭機(jī)電領(lǐng)域變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用越來越多，但是仍然存在技術(shù)以及經(jīng)濟(jì)等方面的問題，還有非常大的發(fā)展空間。所以我國煤炭企業(yè)要全面推動變頻調(diào)速技術(shù)在機(jī)電領(lǐng)域的發(fā)展，根據(jù)礦井的特殊環(huán)境以及井下作業(yè)的特點(diǎn)，研究出更多的具有特殊功能的變頻調(diào)速機(jī)電設(shè)備，為我國煤炭數(shù)字化發(fā)展做貢獻(xiàn)。

本文作者：孫曉章工作單位：平煤股份